Instituto De Educación Superior Tecnológico Publico “Túpac Amaru”

Cusco

CARRERA PROFESIONAL DE MECÁNICA AUTOMOTRIZ

Tema: volumen de cilindrada de motores Docente: Ing. Dionisio Gutiérrez Quispe integrantes: Mamani Phajcha Fermín Huahuasoncco Gutiérrez Cesar

CUSCO 2015PERU

Fundamentos de Motor Diesel

Elemento de Capacidad Terminal• Describir y analizar sobre el volumen de

cilindrada de los motores de combustión interna.

• Describir, comprender y calcular los volúmenes totales de todos los cilindros de un motor de combustión interna.

CALCULO DE CILINDRADADE MOTOR

• Punto muerto superior (PMS)(Top Dead Center). Posición del embolo que muestra el menor volumen(Volumen de espacio libre).

• Punto muerto inferior (PMI) (Bottom Dead Center). Posición del émbolo que muestra el mayor volumen

• Calibre (Bore)

• Carrera(Stroke) Distancia entre el PMS y PMI

• Volumen de desplazamientoVolumen desplazado por el émbolo cuando se mueve entre el PMS y el PMI.

TDC

BDC

¿Que es la cilindrada?• Cilindrada, denominación que se da a la suma del

volumen útil de todos los cilindros de un motor alternativo. Es muy usual que se mida en centímetros cúbicos (c/c).

La cilindrada unitaria (cm3), es el volumen generado por el desplazamiento del pistón en una carrera.

V = s x c = (p x c x r2 ) = [p x c x (d2/4)],

V = cilindrada unitaria en cm3 (volumen del cilindro)s = superficie del círculo en cm2 = p x r2p = 3,1416 r2 = radio del círculo al cuadrado en cm c = carrera del pistón en cm d = diámetro del pistón en cm

CILINDRADA DEL MOTOR

EJEMPLO

Calcular la cilindrada unitaria (volumen) de un cilindro de un motor, con los siguientes parámetros:Carrera del pistón = 90 mmDiámetro = 84 mmV = s x cs = p x r2s = 3,1416 x (42 mm)2s = 5541,8 mm2V = 55416 mm2 x 90 mmV = 498760 mm3Para transformar los mm3 en cm3 dividir entre 1000.V = 498760 : 1000 = 498,760 cm3V = 498,760 cm3

CILINDRADA TOTALLa cilindrada total es el producto de la cilindrada unitaria por el número de cilindros del motor (Vt = V x n), siendo:

Vt = cilindrada total (volumen total)

V = cilindrada unitaria (volumen del cilindro)

n = nº de cilindros Del motor

EJEMPLO

Calcular la cilindrada total de un motor de cuatro cilindros con los parámetros anteriores. Para hallar la cilindrada total (Vt ) se multiplica la cilindrada

unitaria ( V ) para el número de cilindros que tenga el motor.

Vt = V x nVt = 498,760 cm3

Vt = 995 cm3 Vt = 1995 cm3

Se denomina relación de

compresión (r), a la

relación entre el volumen

total cilindro V1 y el

volumen de la cámara de

combustión V2.

RELACIÓN DE COMPRESIÓN

r= V1/V2 = (V2 + V1 – V2) / V2 = 1 + (cilindrada unitária / V2)=1 + (V/V2)

• Punto muerto superior (PMS)(Top Dead Center). Posición del embolo que muestra el menor volumen(Volumen de espacio libre).

• Punto muerto inferior (PMI) (Bottom Dead Center). Posición del émbolo que muestra el mayor volumen

• Calibre (Bore)

• Carrera(Stroke) Distancia entre el PMS y PMI

• Volumen de desplazamientoVolumen desplazado por el émbolo cuando se mueve entre el PMS y el PMI.

TDC

BDC

PMS

PMI

Relación de compresión

La relación de compresión es una relación de volúmenes y no debe confundirse con la relación de presión

Volumen dedesplazamiento

Volumen deespacio libre

Presión media efectiva (PME) Produciría la misma cantidad de trabajo neto que el producido durante el ciclo real

Wneto = PME . Área del embolo . CarreraWneto = PME . Volumen Desplazamiento

EJEMPLOCalcular la relación de compresión de un motor de cuatro cilindros con los parámetros anteriores de cilindrada unitaria (V) y un volumen en la cámara de combustión de 38,2 cm3:

r= 1 + (V / V2) r=1 + (498,76 cm3/38,2 cm3 )r= 14,056

• Calibre (bore) 120.7 mm (4.75 in)• Carrera (stroke) 152.4 mm (6.00 in)• Cilindrada total 10462.62 cm3 (638.8

in3)• Numero de cilindros 6• Alineación de los cilindros En línea• Orden de encendido (firing order) 1,5,3,6,2,4• Dirección de rotación (visto de la volante) Antihorario

(counterclockwise)• Cilindro No. 1 esta opuesto a la volante.

Diseño del motor 3306Especificaciones

• Calibre (bore) 175 mm (6,89 pulg)• Carrera (stroke) 220 mm (8,66 pulg)• Cilindrada total 106,2 L (6481 pulg3)• Numero de cilindros 20• Alineación de los cilindros En V - 60 grados• Orden de encendido (firing order)

1, 2, 11, 12, 3, 4, 15, 16, 7, 8, 19, 20, 9, 10, 17, 18, 5, 6, 13, 14.• Dirección de rotación (visto de la volante) Antihorario (counterclockwise)

• El cilindro número 1 es el cilindro delantero del lado derecho.

Diseño del motor C175Especificaciones

RELACIÓN CARRERA / DIÁMETRO

• La relación entre la carrera y el diámetro en los motores puede ser de tres tipos:

• -Motores cuadrados.• -Motores supercuadrados o de carrera corta.• -Motores de carrera larga.

MOTORES CUADRADOSSon los motores cuya relación carrera del pistón / diámetro del cilindro es igual a uno.

Ejemplo:Un motor que tenga una carrera de 80 mm y un diámetro de 80 mm, tendrá una relación

de:  80 mm de carrera / 80 mm de= 1

VENTAJA- CÁMARA COMPACTA

DESVENTAJA- NO PUEDE GIRAR MUY DEPRISA

MOTORES SUPERCUADRADOS O DE CARRERA CORTA 

Son los motores cuya relación carrera del pistón / diámetro es inferior a uno (hasta 0,7 veces aproximadamente).

 Ejemplo:Un motor que tenga una carrera de 80 mm y un diámetro de 90 mm, tendrá una relación de:

80 mm de carrera / 90 mm de = 0,888

Motor supercuadrado

VENTAJA- PUEDEN GIRAR MUY DEPRISA- MUCHO ESPACIO PARA VÁLVULAS

DESVENTAJA- CÁMARA POCO COMPACTA- CIGÜEÑAL ROBUSTO POR SER MENOR.- MUCHAS PÉRDIDAS DE CALOR (ELEVADA

SUPERFICIE/VOLUMEN

MOTORES DE CARRERA LARGA 

Son los motores cuya relación carrera del pistón / diámetro del cilindro es superior a uno(hasta 1,2 veces aproximadamente).

Ejemplo:Un motor que tenga una carrera del pistón de 90 mm y un diámetro del cilindro de 80 mm, tendrá una

relación de:90 mm de carrera / 80 mm de = 1,125

MOTOR DE CARRERA LARGA

VENTAJA

- EN TORNO A ESTE VALOR ESTÁN MUCHOS MOTORES

Los términos teóricos mas importantes a la hora de estudiar un motor son:• Punto muerto superior (PMS): es cuando el pistón en su movimiento

alternativo alcanza la punto máximo de altura antes de empezar a bajar.

• Punto muerto inferior (PMI): es cuando el pistón en su movimiento alternativo alcanza el punto máximo inferior antes de empezar a subir.

• Diámetro o calibre (D): Diámetro interior del cilindro.• Carrera (C): Distancia entre el PMS y el PMI.• Cilindrada unitaria (V): es el volumen que desplaza el pistón en su

movimiento entre el PMI y PMS. Comúnmente, es expresado en c.c. (centímetros cúbicos) o en litros.

• Volumen de la cámara de combustión (v): Volumen comprendido entre la cabeza del pistón en la posición PMS y la culata. Comúnmente, es expresado en c.c. (centímetros cúbicos).

Relación de compresión (Rc):

• es la relación que existe entre la suma de volúmenes (V + v) y el volumen de la cámara de combustión. Este dato se expresa como el siguiente ejemplo: 10,5/1. La relación de compresión (Rc) es un dato que nos lo da el fabricante, no así el volumen de la cámara de combustión (v) que lo podemos calcular por medio de la formula de la (Rc).

• La Rc para motores Otto (gasolina) viene a ser del orden de 8 - 11/1. Para motores sobrealimentados la relación de compresión es menor..

Calculo de un ejemplo real: Volkswagen Passat 1.9 TDi.• Datos:• Diámetro por carrera (mm) = 79,5 x 95,5.• Cilindrada = 1896 cc.• Relación de compresión = 19,5 : 1.• Calculo de la cilindrada a partir del diámetro y el calibre.

Calculo del volumen de la cámara de combustión (v) a partir de la relación de compresión (Rc).

Velocidad del pistón

• El pistón en su movimiento alternativo alcanza velocidades que van desde cero hasta su velocidad máxima. De este movimiento se puede obtener una velocidad media del pistón que estará en función de la carrera del pistón y del número de revoluciones del cigüeñal.

• Vm = velocidad media del pistón• L = carrera en metros

• n = nº de revoluciones del motor

• Las velocidad máxima que puede alcanzar el pistón se limita, ya que cuanto mas alta sea, mayor será el desgaste de los cilindros y el motor estará sometido a grandes inercias que provocaran mayores esfuerzos a todos los elementos mecánicos del mismo. La velocidad media del pistón normalmente esta comprendida entre 10 y 18 m/s. Para obtener mayor velocidad media del pistón y por lo tanto mayor nº de r.p.m., se construyen motores de carrera mas corta para reducir el desgaste de los cilindros.

En función de la medida de la carrera y diámetro diremos que un motor es:

D>C = Motor supercuadrado.D=C = Motor cuadrado.D<C = Motor alargado.

• Las ventajas de los motores cuadrados y supercuadrados son:

• Cuanto mayor es el diámetro (D), permite colocar mayores válvulas en la culata, que mejoran el llenado del cilindro de gas fresco y la evacuación de los gases quemados.

• Las bielas pueden ser mas cortas, con lo que aumenta su rigidez.

• Se disminuye el rozamiento entre pistón y cilindro por ser la carrera mas corta, y, por tanto, las perdidas de potencia debidas a este rozamiento.

• Cigüeñal con los codos menos salientes, o sea, mas rígido y de menor peso.

• Los inconvenientes son:• Se provoca un menor grado de vació en el carburador, con

lo que la mezcla se pulveriza peor, y, por tanto, se desarrolla menor potencia a bajo régimen.

• Los pistones han de ser mayores y por ello mas pesados.• Menor capacidad de aceleración y reprise.